環境監測中生物傳感器的運用分析

安雅娟 魯珊珊

（保定市環保監測站 河北保定 071000）

隨著我國工、農業的高速發展，環境問題也日益凸顯，環境保護受到了越來越多的人重視。而在環境保護中，對污染環境污染物的控制是其中的重點，而對污染物的監測與分析則是控制污染物所要執行的必要手段。傳統的檢測手段雖然有很多種，如采樣實驗室監測等，這些方法雖然精確度很高，但是受到條件限制也很多。基于此，本文對環境檢測中生物傳感器的運用做了簡要闡述。

1 生物傳感器的概述及原理

生物傳感器的具體工作原理是指利用固定化酶技術和固定化細胞技術，并借助功能性識別原件（生物學原件）對想要測試的物體進行感知和識別。首先將這些感知到的被測物信息按照一定的規律轉變為一些特定信號；然后利用生物敏感原件將被測物和感應器之間產生的特異反應通過一些物理元件進行轉換，通過轉換使得這些信號變為更加容易觀察的信號（如聲、光、電等）從而獲得需要掌握的被測物相關信息。對于生物敏感原件來說，一般包括生物體、組織、細胞器、細胞膜、酶、感受器、酶成分、核酸、抗體等。另外在對產生的反應進行轉換的轉換器也有多種，其中有電流測量式、電熱測量式、阻抗測定式、電導率測量式、熱量測量式、光強測量式、聲強測量式及一些機械式等。

2 生物傳感器在水環境中的應用

2.1 監測硝酸鹽

2.2 監測水環境中存在的酚類污染物

在水環境監測中，酚類污染物一直是一項監測的指標重點，其大多數來自工業廢水的直接排放，且酚類污染物一般有著高毒性。我國以前對酚類污染物的監測主要是利用酶電極安培傳感器。這類傳感器在檢測時由于結構相對來說簡單，監測限度很低，所出現的干擾很少。而隨著科學技術的進一步發展，新一代的酚類生物傳感器出現，其主要是利用二相生物傳感系統來實現對溶液或有機介質中酚類污染物的監測。例如在對4-硝基酚監測時，一般是根據熒光的競爭性流動免疫來監測的，新一代的監測器靈活新很高且監測準確度更高。

3 生物傳感器在大氣環境中運用

3.1 對空氣中的SO2監測

一般使用的監測SO2的生物傳感器是由氧電極和亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體組成的。這類傳感器主要是通過對雨水中的亞硫酸鹽監測來判斷空氣中所含SO2濃度的，傳感器在進行工作時，主要是根據傳感器內部微粒體與亞硫酸鹽氧化反應時需要消耗一定量氧氣的原理，通過消耗氧氣使得氧電極附近所要溶解的氧氣濃度降低，隨著氧氣濃度降低，傳感器所生成的電流也會跟著變化，進而反映出雨中所含的亞硫酸鹽的含量，該類傳感器在對SO2監測時有著極高的準確性及重現性。

3.2 對空氣中的NOx監測

一般來說，使用的用來監測NOx的生物傳感器，其主要組成部分包括固定的硝化細菌、氧電極及一些多孔的氣體滲透膜。該類傳感器起主要作用的是硝化細菌及硝酸鹽，由于硝酸鹽與硝化細菌的呼吸活性有直接關系，被監測的液體內硝酸鹽含量越多，對應的硝化細菌呼吸作用就越強，在硝化細菌呼吸時，使得溶液中溶解氧的濃度下降，進而引起氧電極產生反應，最終完成監測。另外還可以通過計算來掌握硝酸鹽的具體含量，進而大氣中所含的NOx的含量也被檢測出來了。對于該類傳感器來說，監測的最低限度為0.01mmol/L，其在硝酸鹽濃度小于0.590 mmol/L時，傳感器所顯示的電流數據與被測液體內的硝酸鹽濃度成正比關系，另外該類傳感器有著良好的選擇性及很好的抗干擾、抗堵塞能力。

4 生物傳感器對噪聲環境的監測

目前，噪聲污染是除水環境污染和空氣污染的又一環境污染因子。研發噪聲傳感器將可直接對噪聲污染進行監測，為噪聲的防治提供有效的依據。對于噪聲傳感器來講，它是一種有著寬聲頻范圍、高聲強動態范圍且操作較為方便靈活的傳感器。該傳感器有著體積小、重量輕、安裝較為簡單特點，且其所制定的聲頻測量范圍主要是以人耳可聽到的范圍為準，聲強的監測也達到了國家規定的范圍，因此，該傳感器廣泛的運用在一些環境噪聲的定點監測及一些汽車交通噪聲的自動監控當中。

5 結語

總而言之，生物傳感器具有成本低、選擇性高、靈敏度高、操作容易及可定點監控和自動監控等特點。但是，目前的生物傳感器也有一些缺陷，如壽命短、難以批量生產等，因此如何解決生物傳感器在運用中存在的缺陷也將是相關工作者未來工作的重點之一。

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